26.01.2022 – Kategorie: Automatisierung & Robotik

Digitales Werkerassistenzsystem: Dieses Leistungsspektrum bietet es

WerkerassistenzsystemQuelle: Optimum datamanagement solutions GmbH

Die digitale Transformation der Elektronikindustrie hin zu Industrie 4.0 und IIoT ist auf dem Weg. Angetrieben durch den weltweiten Wettbewerb arbeiten viele Unternehmen an der Umsetzung digitaler Möglichkeiten auf dem Shopfloor. Andere wiederum nutzen diese bereits, weil fehlerhafte Auslieferungen teuer zu stehen kommen können. Im Fokus seht insbesondere der Markt der Vormontage.

Werkerassistenzsystem: Bereits seit 1993 befassen sich die Softwareexperten der Optimum datamanagement solutions GmbH mit den Möglichkeiten der Digitalisierung. Die Fachleute nutzen ihr Wissen, um Datenbankmanagement und Bildverarbeitung miteinander zu verbinden, Prozesse zu digitalisieren und Workflows abzubilden. „Die Digitalisierung hat indessen ihre Tücken. Während junge Leute vielfach gut mit digitaler Technik umgehen können, hält diese für manch anderen Herausforderungen bereit“, erklärt Wolfgang Mahanty, Geschäftsführer der Optimum datamanagement solutions GmbH.

Werkerassistenzsystem „Schlauer Klaus“

Zugleich sind zukunftsfähige Systeme gefragt, die nicht wertschöpfende Tätigkeiten wie etwa das Drücken von Bestätigungsknöpfen übernehmen und Zeit einsparen. Somit haben die Experten von Optimum ein benutzerfreundlich gestaltetes und zielgruppengerecht aufgebautes, kognitives Werkerassistenzsystem entwickelt. Mit dem „Schlauen Klaus“ lässt sich der Shopfloor einer Produktionsstätte digitalisieren, die Qualität zu 100 Prozent sichern und zudem die Produktivität steigern.

Ein System für alle Fälle

Das Assistenzsystem eignet sich insbesondere für komplexe, manuelle Fertigungsschritte mit hoher Variantenvielfalt wie Low Volume – High Mix, hohe Qualitätsanforderungen und Prozesse, die aufwendig dokumentiert werden müssen, wie etwa die THT-Bestückung. Genutzt wird der Schlaue Klaus aktuell vor allem in der Elektro- und Automobilindustrie. Aber auch Branchen wie die Medizintechnik, Luft- und Raumfahrt und industrielle Fertigung sind potenzielle Anwendungsfelder.

Zum Einsatz kommt das kognitive Assistenzsystem direkt auf dem Shopfloor. Dort führt es den Mitarbeiter in Echtzeit anhand einer am Bildschirm angezeigten Schritt-für-Schritt-Anleitung durch den Arbeitsprozess. Zeitgleich prüft die Technologie optisch, ob Komponenten korrekt ausgewählt und in der richtigen Anzahl an den richtigen Stellen montiert wurden. Fehlende oder falsch platzierte Bauteile zeigt der Schlaue Klaus dem Mitarbeiter anhand von audiovisuellen Hinweisen ebenso an wie akkurat ausgeführte Arbeitsschritte. Ist ein Montageschritt erfolgreich durchgeführt, lobt das System und schaltet automatisch weiter. Da Mitarbeiter beim Schlauen Klaus kein tiefergehendes Produktwissen benötigen, können sie flexibel eingesetzt werden. Ohne Schulungen können sie durch das System schnell neue Montageaufgaben erlernen.

Die Digitalisierung eröffnet innovative Wege

Natürlich gibt es inzwischen digitale Systeme, die beispielsweise Lieferscheine am Wareneingang scannen und Artikel identifizieren können. Sie übernehmen auch die Prüfplanung und Artikelprüfung und lassen sich in der Montage und Endkon­trolle einsetzen. Allerdings ist letztlich entscheidend, was die einzelnen Systeme in den spezifischen Produktionsumgebungen in welchem Umfang leisten können. Werden beispielsweise Arbeitsanweisungen anhand von Videos kommuniziert, fehlen meist Bausteine wie die Überprüfung und Dokumentation einzelner Tätigkeiten. Pick-by- oder Pick-to-Light-Systeme wiederum zeigen dem Mitarbeiter den Behälter an, in den er greifen soll.

Dennoch kann das Produkt am Ende fehlerhaft sein, wenn die Box mit den falschen Komponenten gefüllt wurde. Werden die einzelnen Arbeitsschritte final vom ausführenden Mitarbeiter selbst bestätigt, fehlt zudem eine 4-Augen-Kon­trolle. Das gilt auch für Datenbrillen. Zwar werden dem Mitarbeiter hier die Anweisungen über die Brille angezeigt und die einzelnen Arbeitsschritte durch Sensoren überprüft, dennoch erfolgt die Bestätigung manuell durch den Mitarbeiter. Werden die Tätigkeiten nicht dokumentiert, ist überdies eine lückenlose Nachverfolgbarkeit nicht möglich.

Werkerassistenzsystem
Das Werkerassistenzsystem „Schlauer Klaus“ führt den Mitarbeiter mit einer Schritt-für-Schritt-Anleitung sicher durch den Arbeitsprozess.
Bild: Optimum datamanagement solutions GmbH

Digitales Werkerassistenzsystem ermöglicht umfassende technische Assistenz

Kognitive Assistenzsysteme wie der Schlaue Klaus erlauben hingegen die multimodulare Mensch-Technik-Interaktion und übernehmen direkt am Arbeitsplatz die Mitarbeiterführung. Das System ist dazu mit einem Rechner für die Bildverarbeitung, einer Kamera, einer Beleuchtung und einem Touch-Monitor ausgestattet. Ferner lassen sich hier Werkzeuge wie Schraubendreher, digitale Messschieber und Aufnahmen anschließen. Werden die Aufnahmewerkzeuge verriegelt, gibt das System ein Produkt erst wieder frei, wenn alle erforderlichen Prozesse korrekt durchgeführt wurden.

Das auf einer Windows-Benutzeroberfläche basierende Assistenzsystem ist mit unterschiedlichen Schnittstellen ausgestattet. Es lässt sich flexibel in die kundenseitige Fertigungssteuerung einbinden oder als Insellösung implementieren. Zudem ist es möglich, Arbeitsanweisungen sowie Design- oder Produktänderungen unkompliziert zu überspielen oder einzulernen und über Arbeitsplätze und Standorte hinweg zur Verfügung zu stellen. Zudem gehört das Erlernen neuer oder geänderter Montageanleitungen zu den Grundfunktionen.

Kamera mit lichtempfindlichen Sensor

Anhand einer über dem Arbeitsplatz befestigten Industriekamera erkennt der Schlaue Klaus die durch den Mitarbeiter ausgeführten Arbeitsschritte. Die Kamera ist mit einem lichtempfindlichen Sensor bestückt und bietet unterschiedliche Modi. Sie kann Produkte mit Abweichungen von 1 Millimeter auf DIN A3 erkennen und unterscheiden. Die optischen Merkmale wie Konturen und Farben der Produkte sind in einer Datenbank hinterlegt. Für das Einlernen neuer Produkte sind keine Programmierkenntnisse erforderlich. Damit der Schlaue Klaus ein Produkt erkennen kann, ist es ausreichend, ein Produkt unter die Kamera zu legen und Parameter wie etwa Helligkeit, Farbe, Kontrast einzustellen.

Ein Zusatzmodul dokumentiert alle Prozessschritte und sichert dadurch die lückenlose Nachverfolgbarkeit. Während die durch den Mitarbeiter ausgeführte Tätigkeit vom Grundsystem nicht berücksichtigt wird, speichert ein Protokollierungsmodul Bilder zu Nachweiszwecken. Sollen Montageschritte automatisch dokumentiert werden, sind auch hierfür Zusatzfunktionen verfügbar. Ferner ist es möglich, digitale Montagewerkzeuge zu integrieren und zu montierende Positionen per Laser zu markieren.

Ein Höchstmaß an Prozesssicherheit

Flexibilität in der Fertigung bei gleichzeitiger Fehlerminimierung, Effizienzsteigerung und Prozessdokumentation ist für viele Unternehmen eine wichtige Option. So können Tier-1-Lieferanten mit dem Assistenzsystem (digitales Werkerassistenzsystem) durch Parameter wie dem Wegfall manueller Messungen und Bestätigungen, der Nivellierung von Verlustzeiten und der besseren Verteilung von Tot- und Restzeiten als auch die geringere Anzahl an Urlaub und Fehlzeiten seitens des Personals eine Produktivitätssteigerung von insgesamt 20 Prozent erzielen. Wird die Technologie zur Bauteilkontrolle beim Wareneingang genutzt, lassen sich nochmals Effektivitätssteigerungen von acht Prozent erreichen. Zeitgleich verringert sich durch die reduzierte Fehleranzahl der Aufwand für Nacharbeiten, Reklamationen und die damit verbundenen 8D-Reports.

Die Autorin Carola Tesche ist PR- & Kommunikationsmanagerin bei Butter and Salt tech marketing GmbH.

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